Saturno, il “signore degli anelli”: caratteristiche, storia e curiosità sul pianeta

Sesto in ordine di distanza dal Sole, Saturno è – dopo Giove – il secondo pianeta del Sistema Solare per massa e dimensioni. Come Giove è un gigante gassoso composto in massima parte da idrogeno ed elio. È conosciuto principalmente per il suo spettacolare sistema di anelli, il più esteso e il più visibile tra quelli dei pianeti del Sistema Solare esterno. Conosciuto fin dall'antichità la sua osservazione al telescopio ha rappresentato un enigma per almeno un secolo.

Le caratteristiche di Saturno: quali sono le sue particolarità

Prima di dedicarci ad ammirare i suoi anelli, vediamo quali sono le caratteristiche del pianeta Saturno.

Caratteristiche orbitali

La sua distanza media dal Sole è di circa 1,4 miliardi di kilometri (circa 9,6 volte la distanza media della Terra), e impiega circa 29 anni e mezzo per compiere la sua orbita intorno alla nostra stella. La sua temperatura media è di circa –185 °C. La sua rotazione su se stesso è molto rapida, in media circa 10 ore e 33 minuti (seconda solo a Giove).

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Massa e dimensioni

Saturno ha un diametro medio di 116.464 km (9,1 volte il diametro terrestre) e una massa pari a 95,2 volte quella terrestre. Fedele al suo ruolo di secondo pianeta più grande del Sistema Solare, Saturno è l'unico ad avvicinarsi alle caratteristiche di Giove, ma pur avendo dimensioni abbastanza simili, Giove ha una massa che è quasi 3 volte e mezzo quella di Saturno.

Composizione chimica e struttura

Nel complesso, Saturno è composto per circa il 75-80% di idrogeno e il 20-25% di elio. La sua atmosfera è formata al 96% da idrogeno, al 3% elio, con piccole frazioni percentuali di metano e ammoniaca, e tracce di altre sostanze; all'interno dell'atmosfera si alternano strati di nuvole a differenti quote composte da cristalli di ammoniaca, idrosolfuro d'ammonio, e acqua: l'interazione tra questi strati genera le bande che possiamo osservare sul pianeta.

Una delle caratteristiche più peculiari dell'atmosfera di Saturno è un gigantesco sistema di vortici di forma esagonale in corrispondenza del Polo nord del pianeta: l'origine di questa caratteristica non è ancora ben compresa, ma l'ipotesi più robusta è che si tratti di una forma generata dalla formazione di un'onda stazionaria nell'atmosfera, rinforzata dalla veloce rotazione del pianeta.

All'interno del pianeta la densità, la pressione, e la temperatura aumentano via via che si scende verso il centro, e aumentano le proporzioni degli elementi più pesanti. Secondo alcuni modelli, Saturno ha una massa centrale più concentrata rispetto a quella di Giove, con un nucleo roccioso solido circondato da un mantello di idrogeno metallico e da un oceano di idrogeno ed elio liquidi, al di sotto dell'atmosfera. Simulazioni basate sul movimento degli anelli però non concordano con questa ipotesi: lo studio dell'interno dei pianeti giganti è un campo molto complesso che richiede ancora un gran numero di misure e analisi per essere pienamente compreso.

Perché Saturno è famoso: gli anelli

Per quanto affascinante possa essere la struttura interna del pianeta, certamente le caratteristiche per le quali Saturno è famoso si trovano intorno ad esso, ossia il suo spettacolare sistema di anelli e le sue tante lune.

Composizione

A differenza di quelli di Giove, costituiti di polveri provenienti dalle lune interne, gli anelli di Saturno sono formati da frammenti più grandi, dalle dimensioni variabili da pochi centimetri ad una decina di metri, e sono costituiti quasi esclusivamente di ghiaccio d'acqua con piccole tracce di roccia. Pur essendo estesi fino a oltre 120mila kilometri dalla superficie del pianeta (circa un terzo della distanza tra la Terra e la Luna), e con una superficie pari a 30 volte quella della Terra, gli anelli hanno uno spessore medio di appena 20 metri: sono quindi incredibilmente sottili rispetto alla loro estensione.

Struttura

Gli anelli non sono uniformi, ma sono costituiti da una sequenza di zone più o meno dense (denominate da A a F in ordine di scoperta e non necessariamente di distanza dal pianeta), che danno l'apparenza di una serie di anelli più o meno luminosi: anche le parti che sembrano "vuote" (come la cosiddetta divisione di Cassini) sono in realtà zone degli anelli a bassa densità di oggetti. Gli anelli sono influenzati gravitazionalmente dalla presenza delle numerose lune di Saturno, che introducono ondulazioni e variazione di densità nei pressi delle loro orbite.

Origine

L'origine degli anelli non è ancora stata determinata con sicurezza: un‘ipotesi è che si siano formati insieme al pianeta circa 4 miliardi di anni fa con il materiale che non è riuscito ad aggregarsi in una delle lune che orbitano intorno al pianeta; l'altra, diametralmente opposta, è che siano formati in tempi molto più recenti (circa 100 milioni di anni fa) dai detriti di una delle lune di Saturno, distrutta dalle forze gravitazionali quando si è avvicinata troppo al pianeta oppure colpita da un altro oggetto, come una seconda luna più piccola o un grosso asteroide. I satelliti pendono continuamente materiale nello spazio, e secondo alcune stime potrebbero cessare di esistere in appena altri 300 milioni di anni.

I satelliti di Saturno

Saturno possiede moltissimi satelliti: al momento quelli conosciuti sono quasi 150, che vanno dai pochi chilometri dei satelliti minori di forma irregolare fino alle dimensioni di Titano che superano anche quelle del pianeta Mercurio.

Titano

Con i suoi 5.150 km di diametro, Titano è il satellite più grande di Saturno, e il secondo per dimensioni dell'intero Sistema Solare, superato solo da Ganimede (il più grande satellite di Giove): entrambi sono più grandi del pianeta Mercurio, e questo ci fa capire come la differenza tra pianeta e satellite dipenda dal centro di gravità della loro orbita e non dalle loro dimensioni assolute.

Titano è costituito probabilmente da un nucleo di roccia, coperto da un mantello e una crosta di ghiaccio: sotto la superficie è possibile si trovi anche un oceano di acqua liquida. La caratteristica più particolare di Titano è la sua spessa atmosfera di azoto, unica tra i satelliti dei pianeti giganti, ricca di metano ed etano: questo porta alla formazione di una spessa nebbia arancione di idrocarburi che ne oscura la superficie, sulla quale però sono stati scoperti laghi e mari di metano e etano liquidi, che ha portato a pensare che esista una sorta di "ciclo idrologico" basato sugli idrocarburi.

Satelliti maggiori

Oltre a Titano, Saturno possiede 6 satelliti maggiori, di dimensioni che vanno dai 1.500 ai 400 km di diametro: Rea, Giapeto, Dione, Teti, Encelado, e Mimas. Sono composti principalmente di ghiaccio, con una frazione variabile di roccia che va dal 20% al 50%. Come i satelliti maggiori di Giove, è possibile che alcune di queste nascondano oceani di acqua liquida sotto la superficie. Recentemente c'è stato un particolare interesse per Encelado, in quanto è l'unico con un comportamento attivo con la presenza di "vulcani d'acqua" e la presenza di composti chimici simili a quelli che potrebbero aver dato origine alla vita sulla Terra.

Satelliti minori

Saturno possiede decine di satelliti minori di forma irregolare: i più grandi sono Iperione, Febe, Giano, Epimeteo, Prometeo, e Pandora.

Esplorazione di Saturno

Saturno è l'ultimo dei pianeti del Sistema Solare noto fin dall'antichità. Le sue prime osservazioni strumentali risalgono al 1610, quando Galileo Galilei con il suo telescopio si rese conto con sorpresa che il Saturno era formato da tre strani "corpi", un pianeta centrale affiancato da due grandi lune o strane "orecchie": fu l'astronomo olandese Christiaan Huygens a comprendere correttamente che si trattava di un anello in orbita intorno al pianeta.

La prima sonda a visitare Saturno fu Pioneer 11 nel 1979, seguita dalle sonde Voyager nel 1980-81. La sonda Voyager 1 in particolare permise di fare delle osservazioni ravvicinate di Titano, sacrificando la sua possibilità di proseguire il viaggio verso Urano e Nettuno.

La prima sonda a entrare in orbita intorno a Saturno fu la Cassini nel 2004: la navicella era dotata anche una sonda di discesa, Huygens, che venne fatta scendere su Titano nel 2005, fornendo le prime immagini dall'interno della fitta atmosfera e della superficie del satellite. La sonda Cassini terminò la sua missione nel 2017, precipitando in maniera controllata verso il pianeta.

Le prossime iniziative proposte per l'esplorazione di Saturno sono le future missioni SPRITE (Saturn PRobe Interior and aTmospheric Explorer) per l'analisi dell'atmosfera del pianeta, e Dragonfly, il cui obiettivo è far volare un drone sulla superficie di Titano.